Үздіксіз базальт талшықтарын дайындаудың екі негізгі технологиясы

1. Жалын әдісі

Жалын әдісі жылуды тікелей бетіне жеткізетін өндіріс процесін қамтиды Базальт отқа төзімді кірпіш құрылымды базальт пешінің ішінде балқыту. Бұл жылу әдетте пештің жоғарғы жағындағы жалындар (мысалы, табиғи газ-оттегі немесе ыстық ауаның жануы немесе плазмалық жалын) арқылы жасалады. Бұл негізгі қыздыру әдісі төменгі электродты қыздыру арқылы толықтырылуы мүмкін. Бүкіл процесс балқыту, тазарту және қалыптастыруды қамтиды.

Қазіргі уақытта өнеркәсіпте негізгі болып табылатын шағын, автономды жалын пештері тек жоғарғы табиғи газды жағуды қыздырады және қосалқы төменгі электродтары жоқ. Дегенмен, жоғары энергия тұтынуына, өндіріс шығындарының жоғары болуына және өнімнің төмен тиімділігіне байланысты бұл технологияны қолданатын компаниялардың көпшілігі ауыр шығындарға ұшырап, банкроттықтың алдында тұр.

Жалын әдісінің даму бағыты болып табылады жалынмен қыздырылатын резервуарлы пеш, ол жоғарғы табиғи газ-оттегі жануы және қосалқы төменгі электродты қыздыру арқылы «газ-электр комбинациясы» әдісін пайдаланады. Бұл «газ-электр комбинациясы» әдісі өндірістің абсолютті негізгі технологиясы болып табылады Шыны талшықs, және бұл шыны талшықты пештер өте жетілген және сәтті жұмыс істейді, әсіресе шыны талшықты резервуар пештерінің сызба пештерінің конструкциялары үшін стандартқа айналған қондырғы пештері. Бұл технологияны үздіксіз базальт талшықтарын өндіруге көшіруге күш салынды, бірақ шектеулі сынақтарға қарамастан, әлі табысқа қол жеткізілген жоқ. Соңғы екі жылда кейбіреулер таза табиғи жанартаулық тау жыныстары шикізатынан тұжырымдалған шикізатқа (яғни, жанартаулық емес тау жыныстарының үлкен үлесін қосу) ауысқан басқа көзқарасты ұстанды. Бұл жылына 10 000 тонна және жылына 3 500 тонна жалынмен жылытылатын резервуарлы пештердің өндірістік желілерін сәтті іске қосуға және пайдалануға әкелді.

2. Жалпы электрлік балқыту әдісі

Толық электрлік балқыту әдісі электр энергиясы отқа төзімді кірпіш құрылымды базальт пешінің ішінде жоғары температурадағы базальт балқымасына тікелей жеткізілетін өндірістік процесті қамтиды. Бұған электродтар (мысалы, графит, молибден, қалайы диоксиді және т.б.) немесе (және) басқа физикалық әдістер (плазмалық әдістер сияқты) арқылы қол жеткізіледі. Бұл технология балқыту, тазарту және қалыптастыруды қамтиды.

Қытайдың үздіксіз базальт талшығын толығымен электрлік балқыту әдісі 2002 жылы ұлттық 863 бағдарламасымен басталды, ол осы әдісті қолданатын шағын көлемді автономды пешті сызу аппаратын аяқтады. Үздіксіз маңызды серпілістер базальт талшығы 2016 жылы толық электрлік балқыту сызбасының технологиясына қол жеткізілді, тәжірибелік масштабтағы мың тонна/жыл толық электрлік балқыту цистернасының пеші аяқталды. Бұл жүйе көп қатарлы прогрессивті электродтарды пайдаланады, бұл балқыма сұйықтығының тереңдігі 1300 мм-ге дейін жетуге мүмкіндік береді. Өнімнің монофиламентінің диаметрі 9-22 мкм аралығында шоғырланған, ал жиынтық қуат тұтынуы 3,0-3,5 кВт/кг құрайды, бұл тамаша энергия үнемдеу әсерін көрсетеді. 2018 жылы 1200 тонна/жылдық толық электрлік балқытатын резервуарлы пештерді өндіру желісі («бірден сегізге дейін», 400 тесігі бар шпинаторларды пайдалана отырып) ресми түрде пайдалануға берілді. Ол үш жылдан астам тұрақты жұмыс істейді, бұл пештің қызмет ету мерзімі үш жылдан астам уақытқа жетуі мүмкін екенін растады.

Бүгінгі күні таза табиғи жанартаулық тау жыныстары шикізаты үшін базальт талшығын үздіксіз өндіру технологиясы тек мың тонна/жылдық резервуарлы пештер технологиясы деңгейінде және тек қана толық электрлік балқыту әдісі үшін сақталады.

3. Екі технологиялық бағытты салыстыру

Жоғары температураның сипаттамалары базальт балқымасы, атап айтқанда оның нашар жылу өткізгіштігі, жоғары тұтқырлығы және қысқа материал қасиеттері үздіксіз базальт талшығын өндіруді қиындатады.

• Жалын әдісі

Жалын әдісі, бұрынғы Кеңес Одағынан (қазіргі Ресей мен Украина) енгізілген және Қытайдың нақты жағдайларына бейімделген салыстырмалы түрде жетілген технология кеңінен қолданылды. Дегенмен, оның индустрияландырудағы ең үлкен кемшілігі - бұл әдістің өзіне тән физикалық құрылымдық ақауларға байланысты жоғары өндіріс шығындары және төмен экономикалық тиімділік.

Төмен жылуды пайдалану

Бұл әдісте табиғи газ пештің үстіңгі жағынан жағылады, жалын базальт балқымасының бетін тікелей қыздырады. Жылудың 60%-дан астамы балқыма бетінен шағылысады және пайдаланылған газдармен тасымалданады. Жоғары температуралы базальт балқымасының жылу өткізгіштігі жоғары температурадағы шыны балқымасына қарағанда он есе төмен екенін ескерсек, жылу беру өте баяу жүреді. Шағын, бір блокты пештер балқыту тереңдігін шамамен 15 см ғана сақтай алады. Жылына 10 000 тонна жалынмен жылытылатын базальт пакеттік резервуарлы пештер қосалқы төменгі электродты қыздыру арқылы балқыту тереңдігіне 50 см жетуі мүмкін болса, балқыма пештің ішінде табақ тәрізді құрылымды құрайды, бұл үлкен үлестік аймаққа және айтарлықтай жылудың таралуына әкеледі. Оқшаулағыш материалдар арқылы жылуды жоғалту 10% -дан асады. Демек, жылуды пайдаланудың нақты көрсеткіші 30%-дан аз.

Төмен балқыту сапасы

Жалын әдісіндегі балқыма деңгейінің таяз болуына байланысты, тазарту және гомогенизация бөлімдері мұқият гомогенизацияға қол жеткізе алмайды, нәтижесінде балқыту сапасы төмендейді.

Пайдаланылған газдардың шығарындылары

Табиғи газдың жануы күкірт және азот оксидтері сияқты пайдаланылған газдарды шығарады.

Парниктік газдар шығарындылары

Табиғи газдың жануы қазба отын ретінде айтарлықтай мөлшерде СО2, парниктік газды шығарады.

Жоғары жабдық инвестициясы

Табиғи газды жағудан шығатын пайдаланылған газдар шығарындыларын шешу ластануды бақылау шараларын қажет етеді. Төмен жылуды пайдалану қалдықтарды жылуды қалпына келтіру шараларын да талап етеді. Сонымен қатар, оттегінің таза жануы оттегі генерациялайтын жабдықты қажет етеді. Бұл үш фактор жабдыққа инвестицияны айтарлықтай арттырады. Жалын әдісіне арналған бірлік инвестициясы тоннасына шамамен 11 000-20 000 юань құрайды.

• Толық электрлік балқыту әдісі

Жалындық әдіспен салыстырғанда, толық электрлік балқыту әдісі айтарлықтай артықшылықтар береді.

Жоғары балқыту сапасы

Толық электрлік балқыту технологиясы балқыманың жоғары температурада балқытылған күйінде электр өткізгіштігі принципіне негізделген, бұл электр энергиясын ішкі қыздыру үшін балқымаға тікелей беруге мүмкіндік береді. Электродтардың тік орналасуы тік балқытуды жеңілдетеді. Жылына мың тонналық толық электрлік балқыту цистерналары бар пештер 1,2 метрден астам балқыту тереңдігіне қол жеткізе алады, бұл ұзағырақ тазарту және гомогенизация бөлімін қамтамасыз етеді. Резервуардағы жоғары температуралы изотермиялық аймақ тереңірек, бұл базальттың балқу және гомогенизация сапасын жақсартуға әкеледі.

Энергия тиімділігі

Балқыманың тікелей ішкі жылытуы, тік балқыту, тереңірек резервуарлар және балқыма бетіндегі суық материалды жабу жоғары балқу жылдамдығына және жоғары термиялық тиімділікке ықпал етеді. Біріншіден, балқымаға тікелей енгізілген электродтар Джоуль жылуын толық пайдалануды қамтамасыз етеді. Екіншіден, терең балқыма деңгейі, оның тереңдігі пештің ішкі диаметріне жақындайды, балқыма үшін кішірек, ең азға жақын меншікті беттің ауданына әкеледі. Бұл геометриялық құрылым жалын әдісінің ыдысқа ұқсас құрылымымен салыстырғанда жылудың таралуын айтарлықтай төмендетеді. Үшіншіден, балқыма бетіндегі суық материалды жабу жылу жоғалуын одан әрі төмендететін «суық пештің үстіңгі қабатын» құрайды.

Төмен көміртекті із

Толық электрлік балқыту технологиясы табиғи газды жалын әдісімен жағумен байланысты көміртегі шығарындыларын жояды. Оның көміртегі шығарындылары тек электр желісінің энергия қоспасымен анықталады. Егер гидроэнергетика немесе басқа жаңартылатын энергия көздері пайдаланылса, көміртегінің нөлдік шығарындыларына қол жеткізуге болады.

Төменгі инвестиция

Толық электрлік балқыту әдісі табиғи газдың таза оттегімен жануын қамтымайтындықтан, пайдаланылған газды қоршаған ортаны тазарту жабдығына немесе оттегі генерациялау жабдықтарына инвестиция салудың қажеті жоқ. Сонымен қатар, балқыма бетіндегі суық материалды жабу қалдықтарды жылуды қалпына келтіруге арналған жабдыққа инвестиция салуды қажет етпейді. Толық электрлік балқыту әдісі үшін бірлік инвестиция сондықтан төмен.

Шығын артықшылығы

Энергияны айтарлықтай үнемдеу және негізгі қордың амортизациясын төмендету нақты шығындар артықшылығына айналады.